(57)【要約】【課題】  電子写真装置の感光ドラムを駆動する駆動系において、ギアの噛み合いで発生した振動が感光ドラムに伝わり、感光ドラムが回転変動を起こすことにより、画像上にピッチムラが生ずるのを防止する駆動系を提供する。【解決手段】  ギアに弾性部材を取り付け、弾性部材を介してドラム軸を回転させることで、ドラムに伝わる振動レベルを低減する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーターで発生した回転力を駆動側及び従動側からなるギア対と回転軸を介して感光ドラムを回転駆動する電子写真装置の駆動装置において、前記従動側ギアの回転力が前記従動側ギアと前記回転軸の間に配置された弾性部材を介して前記回転軸に伝達されることを特徴とする電子写真装置の感光ドラム駆動伝達装置。
【請求項２】
請求項1において、前記従動ギアは前記回転軸と回転可能に嵌合し、従動ギアの円板部に設けられた突起部を有し、突起部に装着された円筒形状の弾性部材は、自身の弾性変形により保持され、回転軸に固定されたレバー部材がギアの回転方向と直交する面で弾性部材の外周面と当接することを特徴とする電子写真装置の感光ドラム駆動伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンター等で用いられる感光ドラムの駆動伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機に代表される電子写真装置においては、感光ドラム表面を一様に帯電し、画像露光により感光ドラム原稿像に対応する静電潜像を形成し、次いで該静電潜像を現像して感光ドラム表面にトナー像を形成し、このトナー像を感光ドラム表面から紙などの転写材上に転写し、転写されたトナー像を熱、圧力などにより定着させることによって、画像の形成が行われる。
【０００３】
上記のような電子写真装置において、印刷された画像の画質がしばしば問題になる。画像不良の現象や原因個所は複数あり、それぞれに対して対策が取られている。本提案は、感光ドラムの回転変動に起因するバンディング問題を対策する技術に関する提案である。バンディング問題とは、用紙の搬送方向と直交方向に略一定の間隔で発生するスジ状の濃度ムラであり、この発生原因は感光ドラムの回転が変動することにより、潜像工程で露光にムラが生じることによる。感光ドラムの回転変動の原因は主に、感光ドラムを回転駆動する駆動系のギアの噛合いで発生する伝達誤差である。
【０００４】
従来はギアの形状精度をよくしたり、ギアの歯幅を広くすることで噛合いで発生する回転伝達誤差を低減していた。
【０００５】
しかしながら、一般的に複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置で用いられるプラスチック製の成型ギアの精度向上には限界がある。また、歯幅を広くすることで装置の小型化が阻害されるという欠点があった。本提案では、ギアの形状精度をよくすることなく、また、歯幅を広げることなくギアの噛合いで発生する回転伝達誤差を抑制し、バンディングレベルを改善する。
【０００６】
また、バンディング問題とは異なる画像不良の対策技術として先行文献特開2001-51523で転写ローラを駆動する経路にねじりコイルバネなどの弾性部材を介在させることで、転写ローラに過大な負荷トルクが加わった場合にも転写画像にゆがみを発生させないアイデアが示されているが、本提案とは転写部で生ずる画像不良を改善することを目的としている点が異なり、かつ、本提案が正常動作時の画像不良の改善を目的としているのに対して、先行文献では転写ローラに過大な負荷トルクが加わった場合に限定して効果が得られる機構である点が異なり、本提案による効果のほうに優位性がある。
【特許文献１】特開２００１−０５１５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電子写真装置の感光ドラムを駆動する駆動系において、ギアの噛み合いで発生した振動が感光ドラムに伝わり、感光ドラムが回転変動を起こすことにより、画像上にピッチムラが生ずるのを防止する駆動系を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、モーターで発生した回転力を駆動側及び従動側からなるギア対と回転軸を介して感光ドラムを回転駆動する電子写真装置の駆動装置において、前記従動側ギアの回転力が前記従動側ギアと前記回転軸の間に配置された弾性部材を介して前記回転軸に伝達されることを特徴とする電子写真装置の感光ドラム駆動伝達装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本構成によれば、感光ドラムを駆動するギアの歯型精度不良や負荷トルクによる歯の変形、ギア対のアライメント誤差等の原因でギアの噛合いにより画像形成中に常時発生している回転伝達誤差を、弾性部材により吸収減衰することにより感光ドラムの回転変動を低減し、バンディングレベルを改善する。また、上記の効果は、ギアの歯型精度の向上や歯幅拡大による装置の大型化をすることなく得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図３は本発明の感光ドラム駆動伝達装置を搭載する電子写真方式のカラー複写機である。以下、構成及び動作について説明する。
【００１１】
図３において、１Ｒは画像読み取り部で、原稿読み取り台に載置された原稿から画像データを読み取る。１Ｐは画像出力部で、画像読み取り部１Ｒ又は図示しない外部インタフェースを介して外部機器又はネットワーク等から入力される画像データに基づいて記録媒体（転写材Ｐ）上に画像形成を行う。
【００１２】
画像出力部１Ｐは大別して、画像形成部１０（４つのステーションａ，ｂ，ｃ，ｄが並設されており、その構成は同一である）、給紙ユニット２０，中間転写ユニット３０，定着ユニット４０及び不図示の制御ユニット（制御基板１７０，モータドライブ基板（不図示），外部インタフェース（不図示）等から成る）から構成される。
【００１３】
さらに、個々のユニットについて詳しく説明する。
【００１４】
画像形成部１０は、以下に述べるような構成になっている。
【００１５】
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは各々画像担持体としての感光ドラムで、その中心で軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの外周面に対向してその回転方向に１次帯電器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，レーザースキャナー装置１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，現像装置１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが配置されている。１次帯電器１２ａ〜１２ｄにおいて感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に均一な帯電量の電荷を与える。
次いでレーザースキャナー装置１３ａ〜１３ｄにより、記録画像信号に応じて変調したレーザ光線を感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に露光させることによって、そこに静電潜像を形成する。さらに、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（ＢＫ）といった４色の現像剤（トナー）をそれぞれ収納した現像装置１４ａ〜１４ｄによって上記静電潜像を顕像化する。
【００１６】
顕像化された可視画像を中間転写体（中間転写ベルト３１）に転写する。画像転写領域Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄの下流側では、クリーニング装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄにより転写材に転写されずに感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に残されたトナーを掻き落としてドラム表面の清掃を行う。
【００１７】
以上に示したプロセスにより、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（ＢＫ）各トナーによる画像形成が順次行われる。
【００１８】
給紙ユニット２０は、記録材Ｐを収納するためのカセット２１ａ，２１ｂおよび手差しトレイ２７、カセット内もしくは手差しトレイより記録材Ｐを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２ａ，２２ｂおよび２６、各ピックアップローラから送り出された記録材Ｐをレジストローラまで搬送するための給紙ローラ対２３及び給紙ガイド２４、そして画像形成部の画像形成タイミングに合わせて記録材Ｐを２次転写領域Ｔｅへ送り出すためのレジストローラ２５ａ，２５ｂから成る。
【００１９】
以下、中間転写ユニット３０について説明する。
【００２０】
中間転写ベルト３１は、中間転写ベルト３１に駆動を伝達する駆動ローラ３２、ばね（不図示）の付勢によって中間転写ベルト３１に適度な張力を与えるテンションローラ３３、ベルトを挟んで２次転写領域Ｔｅに対向する従動ローラ３４に巻回される。これらのうち駆動ローラ３２とテンションローラ３３の間に１次転写平面Ａが形成される。駆動ローラ３２は金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴム（ウレタンまたはクロロプレン）をコーティングしてベルトとのスリップを防いでいる。駆動ローラ３２はパルスモータ（不図示）によって回転駆動される。各感光ドラム１１ａ〜１１ｄと中間転写ベルト３１が対向する１次転写領域Ｔａ〜Ｔｄには、中間転写ベルト３１の裏に１次転写ブレード３５ａ〜３５ｄが配置されている。
【００２１】
従動ローラ３４に対向して２次転写ローラ３６が配置され、中間転写ベルト３１とのニップによって２次転写領域Ｔｅを形成する。２次転写ローラ３６は中間転写体に対して適度な圧力で加圧されている。また、中間転写ベルト３１上、２次転写領域Ｔｅの下流には中間転写ベルト３１の画像形成面をクリーニングするためのクリーニング装置５０が配され、前記クリーニング装置５０は、クリーナブレード５１（材質としては、ポリウレタンゴムなどが用いられる）および廃トナーを収納する廃トナーボックス５２から成る。
【００２２】
定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒータなどの熱源を備えた定着ローラ４１ａとそのローラに加圧される定着ローラ４１ｂ（この定着ローラ４１ｂにも熱源を備える場合もある）、及び上記ローラ対のニップ部へ転写材Ｐを導くためのガイド４３、また、上記ローラ対から排出されてきた転写材Ｐをさらに装置外部に導き出すための内排紙ローラ４４、外排紙ローラ４５などから成る。
【００２３】
制御ユニットは、上記各ユニット内の機構の動作を制御するための制御基板１７０や、モータドライブ基板（不図示）などから成る。
【００２４】
次に装置の動作に即して説明を加える。
【００２５】
画像形成動作開始信号が発せられると、まずピックアップローラ２２ａにより、カセット２１ａから転写材Ｐが一枚ずつ送り出される。そして給紙ローラ対２３によって転写材Ｐが給紙ガイド２４の間を案内されてレジストローラ２５ａ，２５ｂまで搬送される。その時レジストローラ２５ａ，２５ｂは停止されており、紙先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成部が画像の形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラ２５ａ，２５ｂは回転を始める。この回転時期は、転写材Ｐと画像形成部より中間転写ベルト３１上に１次転写されたトナー画像とが２次転写領域Ｔｅにおいてちょうど一致するようにそのタイミングが設定されている。
【００２６】
一方画像形成部では、画像形成動作開始信号が発せられると、前述したプロセスにより中間転写ベルト３１の回転方向において一番上流にある感光ドラム１１ｄ上に形成されたトナー画像が、高電圧が印加された１次転写用帯電器３５ｄによって１次転写領域Ｔｄにおいて中間転写ベルト３１に１次転写される。１次転写されたトナー像は次の１次転写領域Ｔｃまで搬送される。そこでは各画像形成部間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上にレジストを合わせて次のトナー像が転写される事になる。以下も同様の工程が繰り返され、結局４色のトナー像が中間転写ベルト３１上において１次転写される。
【００２７】
その後記録材Ｐが２次転写領域Ｔｅに進入し、中間転写ベルト３１に接触すると、記録材Ｐの通過タイミングに合わせて２次転写ローラ３６に、高電圧を印加させる。そして前述したプロセスにより中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー画像が記録材Ｐの表面に転写される。その後記録材Ｐは搬送ガイド４３によって定着ローラニップ部まで正確に案内される。そして定着ローラ対４１ａ、４１ｂの熱及びニップの圧力によってトナー画像が記録材表面に定着される。その後、内外排紙ローラ４４，４５により搬送され、記録材Ｐは機外に排出される。
【００２８】
また単色画像を得る場合は、特定の画像形成部（例えば中間転写体の進行方向最下流に位置する画像形成部ｄ）より中間転写体上に単色の可視画像が１次転写され、以下フルカラー画像を形成する場合と同様のプロセスを経て、単色画像を得る。
【００２９】
図1は本発明の特徴的な構成である感光ドラム駆動部を上方から見た断面図であり、図2は主要部品のみ抽出した斜視図である。前側板71と後側板72の間にＳＵＳ製φ8径のドラム軸80が渡され、両端を軸受73,74で回転自在に支持されている。感光ドラム11ａはドラム軸80に装着され、ナット81により回り止めピン82に押し付けられることでスラスト方向の位置決めと回転方向の回り止めを行っている。感光ドラムを回転駆動するステッピングモータ91は亜鉛めっき鋼板製の駆動フレーム90にビス止めされている。モーター出力軸には駆動側ギア92が彫られており、従動側ギア93と所定のバクラッシュで噛み合っている。噛合い率をよくするためにギアの歯型はネジレ角20°のハスバギアを採用している。従動側ギア93は基本肉厚1.5ｍｍのポリアセタール製の成型ギアであり、中心部にボールベアリング94が圧入されている。従動ギアの歯形精度は、複写機等でドラム駆動系に用いるギアの精度として一般的なJGMA２級が与えられている。ボールベアリング94はドラム軸80に嵌合し、Eリング２個95によりスラスト方向に位置決めされる。従動側ギア93の肉抜きされた円板部にはφ3.2径の円柱形状の小突起93aが一体成型されており、前記円柱の径より少し小さいφ3系の内径をもつ円筒形状のシリコンゴム製の弾性部材96が装着されている。シリコンゴムの硬度はショアＡ70であり、弾性部材96は自身の弾性力により小突起93aに保持され脱落することはない。亜鉛めっき鋼板製のレバー板97の一端は、ドラム軸80の端部に一体的にネジで固定され、もう一端は従動側ギアの回転方向と直交する向きにコの字に折り曲げられ、同方向の面でゴム96の外周面を挟み込んでいる。上記構成により、モーターで発生した駆動力は、駆動側ギア92から従動側ギア93へ伝わり、弾性部材96を介してレバー部材97がドラム軸80を回すことで感光ドラムが回転する。
【００３０】
駆動側ギアと従動側ギアの噛合い部では、ギアの歯型精度不足や負荷トルクによる歯の変形、部品精度の不足によるギア同士のアライメントズレ等により、上記本提案構成でも図8に示す従来構成でも、伝達誤差が発生する。本実施例と従来例が同じ歯型精度を持ち、同じアライメントで組み立てられ同じ負荷トルクで使用された場合、従動ギアの回転変動レベルは同じであると考えられる。従来例では従動側ギアとドラム軸が直結であるため、従動側ギアの回転変動レベルがそのままドラム軸と感光ドラムの回転変動レベルとなるが、本提案の系では、従動側ギアの回転変動を弾性部材が緩衝することにより減衰され、ドラム軸及び感光ドラムの変動レベルは小さくなる。
【００３１】
次に、本実施形と従来形による実験結果を示す。
【００３２】
図4、5は実機において画像印刷中のドラム軸の回転変動をロータリーエンコーダにより測定し、ＦＦＴ解析により周波数分析したグラフである。本実験でのギアの噛合い周波数は200Ｈｚであるので、両者の200Ｈｚ付近の回転変動を比較すると、従来形に比べて本実施形はドラム軸の回転変動が大幅に改善していることが分かる。
【００３３】
また、図6、7は実機で印刷した画像サンプルの濃度ムラを測定し、ＦＦＴ解析により周波数分析したグラフである。ギアの噛合い周波数である200Ｈｚ付近では従来形が明確なピークをもつのに対し、本実施形ではピークが無く、実画像でもバンディングレベルが改善している。
【００３４】
すなわち、本提案によれば高精度な歯型形状を持つギアや歯幅の広いギアを使うことなく、ギアの噛合い部で生ずる回転変動を従動側ギアに取り付けた弾性部材により減衰することで、ドラム軸および感光ドラム上での回転変動を抑えることが可能となり、ドラムの回転変動に起因するバンディングレベルを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態における複写機の部分上視図
【図２】同上の部分斜視図
【図３】本発明の実施形態における複写機の主断面図
【図４】本発明の実施形態におけるドラム軸の回転変動測定結果の周波数分析グラフ
【図５】従来系におけるドラム軸の回転変動測定結果の周波数分析グラフ
【図６】本発明の実施形態で印刷した画像サンプルの濃度ムラの周波数分析グラフ
【図７】従来系で印刷した画像サンプルの濃度ムラの周波数分析グラフ
【図８】従来例の説明図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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